MIMO FMCW雷达中的多通道ADC

  为了获取更多的信息，通常FMCW雷达采用MIMO模式，即多输入多输出模式，发射和接收均使用天线阵，为了接收各个通道的信号，可以采用时分的办法，也可以采用多通道实时采集的办法，两者各有优略，也可以使用两者的混合方式。在使用多通道实时采集的结构时，需要使用多通道ADC，本文对此做一点简要探讨~

两种MIMO结构

时分结构

图1展示了时分结构的MIMO FMCW雷达结构框图，时分雷达的一个核心器件是图1中的开关，选择开关和设计开关时要注意其相位的一致性，更多相关细节参考文章《FMCW雷达硬件设计 - 相位一致的开关》（https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/113750657）。

图1：时分结构的MIMO FMCW雷达

实时多通道结构

如果不使用开关而是直接使用多个接收链路来接收信号如图2所示，那么就是一个实时的多通道结构（发射端也可以使用多个发射，图2中的设计为了节约成本发射端使用了开关，严格的说其发射链路的四个通道不是实时的）。

图2：实时多通道MIMO FMCW雷达

  这样结构的雷达响应速度更快，不需要切换开关，当然硬件成本也相应升高。这时需要多通道的ADC，同时对多个接收链路采样量化，然后同时进行数据处理。

对ADC的要求

  对于多通道的ADC有什么要求呢？之前笔者也没有想很多，这次用了一个单片机内置的双通道独立的ADC对两个射频接收链路采样，并做了FFT，得到图3所示的结果：

图3：单片机内置的双通道独立的ADC采样后的FFT

  从图3可以看出来两个通道的FFT的差别很大，信噪比相差很多，为了判断这样的差别是否是由ADC引入的，我将两个通道互换，以避免这样的信噪比的差别是由射频链路带来的。互换了通道之后发现效果仍然是图3的结果，各个通道的信噪比差别很大，由此可见这样的ADC是不能使用的。

打造一款8通道的自己的ADC的采集板

  因此，我们不能使用单片机内部的ADC了，需要使用额外的多通道的ADC的板子，为此我们可以设计一个8通道的自己的ADC的采集板，如图4所示：

图4：8通道ADC板[1]

多通道整机

  有了多通道ADC以后，就可以搭建多通道整机了，每个通道的配置均相同，如图5所示：

图5[2]：16通道整机

 

作者：潇洒的电磁波（专业：射频芯片设计、雷达系统、嵌入式。欢迎大家项目合作交流。）
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引用：
[1]：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.18a21debcEUgfn&ft=t&id=642391390457
[2]：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.18a21debcEUgfn&ft=t&id=642129322708